近年来,半导体催化剂因在空气净化、水净化、抗菌、杀菌、防雾、防污和白清洁等方面有广泛应用而备受关注。在众多的半导体光催化剂中,TiO2因化学性质稳定、光照后不发生光腐蚀、耐酸碱性好、对生物体无毒、且光催化活性高而成为被广泛研究的光催化剂之一。然而,TiO2在实际应用中仍然存在着有机污染物吸附性较差、量子效率低和可见光利用率低等问题,这极大的限制了TiO2光催化剂的应用前景。本论文针对TiO2在光催化领域存在的这些问题,通过增加TiO2的比表面积,与ZnO和V2O5耦合等方法提高了TiO2基纳米材料的光催化活性,并系统地研究了其光催化机理,为TiO2基纳米材料在光催化领域的进一步应用提供了理论依据和实验基础。本论文的主要内容有：1、通过静电纺丝法制备了TiO2纳米线；用共沉淀法成功制备了ZnO纳米颗粒；通过气相沉积法,使用VO(acac)2粉末为钒源在低温下制备了V2O5纳米球。对TiO2纳米线、ZnO纳米颗粒和V2O5纳米球的光催化性质进行了研究对比,结果发现,TiO2纳米线的光催化效果最好,ZnO纳米颗粒次之,V2O5纳米球的光催化能力最差,几乎没有光催化效果。这说明我们所制备的TiO2纳米线具有较好的光催化活性。此外,电纺丝法成本低廉、工艺简单,可快速大量地制备所需纳米线,是一种很好的制备大比表面积的纳米光催化材料的方法。2、通过与ZnO耦合的方法制备出了具有高光催化效率的TiO2/ZnO纳米复合材料。用制备好的TiO2纳米纤维和硝酸锌溶液混合,通过电纺丝法成功制备出TiO2/ZnO纳米复合材料。研究了溶液配制过程中溶剂体系对TiO2/ZnO纳米复合材料形貌的影响,结果发现在水溶剂体系下TiO2/ZnO纳米纤维直径较小；而在无水乙醇溶剂体系下,TiO2/ZnO纳米纤维直径较大。所制备的TiO2/ZnO纳米复合材料的光催化效率比纯TiO2纳米纤维的光催化效率高很多,这是因为TiO2与ZnO耦合后,光生电子空穴对发生分离导致的。同时,直径较小的纳米复合材料的光催化活性较高,这主要归因于直径较小的纳米复合材料的比表面积较大。3、用电纺丝和溅射法相结合的两步法制备出了TiO2/V2O5纳米异质结构,研究了溅射功率对TiO2/V2O5纳米异质结构的影响,结果发现溅射功率为150W时,最有利于TiO2/V2O5纳米异质结构的形成。我们所制备的TiO2/V2O5纳米异质结构具有较高的光催化活性,其光催化效率比纯TiO2纳米纤维的光催化效率高5倍左右,这主要归因于TiO2/V2O5纳米异质结构的可见光响应的增强和电子空穴对的分离。此外,TiO2/V2O5纳米异质结构具有较高的光催化稳定性,重复利用十次后,TiO2/V2O5纳米异质结构依然具有很好的光催化活性。这说明V2O5与TiO2的耦合是提高TiO2光催化效率的有效途径,这为研究高效率的光催化剂提供了一个新的方向。4、对TiO2/V2O5纳米异质结构的制备方法进行了改进研究,通过电纺丝法成功地制备出了TiO2/V2O5纳米异质结构,并对样品的光催化性质进行了研究。电纺丝法制备的TiO2/V2O5纳米异质结构具有极高的光催化活性,比纯TiO2纳米纤维的光催化效率高8倍左右。此外,TiO2/V2O5纳米异质结构的光催化稳定性也极高,循环测试10次,依然有95%的罗丹明B(RhB)分子被催化分解。我们研究了V/Ti摩尔比和退火温度对TiO2/V2O5纳米异质结构的光催化性质的影响。结果发现,适量的V2O5和相对较低的退火温度有利于TiO2/V2O5纳米异质结构的光催化效率的提高,当V/Ti摩尔比为1：1时,TiO2/V2O5纳米异质结构的光催化效率最高。用电纺丝法直接制备TiO2/V2O5纳米异质结构材料为大批量生产高效率的光催化剂提供了可能。